[发明专利]MCM-41介孔分子筛及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及粉煤灰酸法提铝残渣的利用领域，公开了MCM‑41介孔分子筛及其制备方法和应用。MCM‑41介孔分子筛的制备方法包括：(1)将粉煤灰酸法提铝残渣、碱和水混合进行碱溶反应，并将得到的产物进行过滤得到滤液；(2)将所述滤液进行调节pH大于11，并与十六烷基三甲基溴化铵进行混合配制得到合成母液；(3)将所述合成母液放入高压釜内，在加热、加压条件下进行水热晶化反应，得到MCM‑41介孔分子筛。可以实现粉煤灰酸法提铝残渣制备得到MCM‑41介孔分子筛，实现利用粉煤灰酸法提铝残渣并得到高附加值材料。得到组成上还含有Al的MCM‑41介孔分子筛。

技术领域

本发明涉及粉煤灰酸法提铝残渣的利用领域，具体涉及粉煤灰酸法提铝残渣制备MCM-41介孔分子筛的方法及MCM-41介孔分子筛和应用。

背景技术

粉煤灰是我国当前排放量最大的工业固体废弃物之一，年排放量已达3亿吨以上。粉煤灰的大量堆积不仅占用土地资源并且对自然生态环境造成严重的危害。另外目前，我国能源消耗仍然是以煤炭为主。随着经济的发展，粉煤灰的排放量呈逐年增加趋势。将粉煤灰变废为宝，既可以缓解粉煤灰对环境的影响，又能够实现节能减排，对社会和经济协调发展有利。

在粉煤灰综合利用的实际应用中，一类是将其作为原料，应用于基础工程和农业领域等，例如作为建筑材料、土壤改良等的原料；另一类是经过一定的工艺处理，从粉煤灰中提取高利用价值的产品。但粉煤灰应用在建筑行业，利用价值的技术含量不高，没有充分挖掘出粉煤灰的潜能，达不到可利用的最大化，因此，以高附加值产品为导向的开发应用是粉煤灰综合利用未来发展的一个方向。

目前，可以以高铝粉煤灰为原料，采用“联合除杂一步酸溶法”工艺提取利用粉煤灰中的氧化铝，但同时又产生酸法提铝的残渣，同样也面临严峻的处置问题，如果处置不当则会形成新的固体废弃物，形成二次污染。

采用酸法提铝产生的残渣俗称“白泥”。以高铝粉煤灰为原料，每生产100万吨Al₂O₃将排放约130万吨的白泥。根据工信部2012年新修订的《铝行业准入条件》中规定，新建利用高铝粉煤灰生产氧化铝系统的固体废弃物综合利用率必须达到96％以上。因此实现高铝粉煤灰提铝残渣——白泥的高效资源化利用至关重要。

但现有技术公开的多以粉煤灰为原料制备介孔分子筛。而一般介孔分子筛为全Si分子筛。

CN103818920A公开了一种制备Si-Al有序介孔分子筛的方法，其中，包括：以火电厂废弃的粉煤灰为原料萃取得到含有硅和铝的溶液，以CTAB为模板剂，加入乙醇和水在室温下快速合成预产品置于马弗炉中煅烧除去模板剂，冷却后得到产品；其中，所述CTAB、水、乙醇和溶液中硅铝总量的摩尔比为(0.4-0.6)：(300-500)：(50-60)：1。进一步公开：萃取硅铝源为将粉煤灰和NaOH混合后进行550-600℃煅烧1-2h，冷却后研磨并与水混合再分离出上清液作为硅铝源溶液；然后将CTAB、水、乙醇加入硅铝源溶液得到混合溶液，采用酸调节混合溶液的pH为9-10，搅拌得到白色固体。该方法处理粉煤灰的方法为碱熔法，需要高温煅烧，耗能大，工艺不绿色；并且用酸调节的方法得到介孔分子筛，而非水热晶化的方法。该发明没有公开获得的介孔分子筛的结构类型，也没有公开具有的孔的结构。